电压互感器的二次回路.ppt

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第四篇电气二次回路第十四章电压互感器的二次回路一、概述

（1）电压互感器的作用：

与电流互感器相同，电压互感器是隔离高电压，供继电保护、自动装置和测量仪表获取一次电压信息的传感器。

一、概述

（2）电压互感器的特点：

是一种特殊型式的变换器，与不同电流互感器的是，它二次电压正比与一次电压。

电压互感器的二次负载阻抗一般较大，其二次电流I=U/Z，在二次电压一定的情况下，阻抗越小则电流越大，当电压互感器二次回路短路时，二次回路的阻抗接近为0，二次电流I将变得非常大，如果没有保护措施，将会烧坏电压互感器。

所以电压互感器的二次回路不能短路。

一、概述（3）正确使用电压互感器的意义：

正确地选择和配置电压互感器型号、参数，严格按技术规程与保护原理连接电压互感器二次回路，对降低计量误差，确保继电保护等设备的正常运行，确保电网的安全运行具有重要意义。

二、电压互感器的基本参数

（1）一次参数一次参数电压互感器的一次参数主要额定电压。

其一次额定电压的选择主要是满足相应电网电压的要求，其绝缘水平能够承受电网电压长期运行，并承受可能出现的雷电过电压、操作过电压及异常运行方式下的电压，如小接地电流方式下的单相接地。

对于三相电压互感器和用于单相系统或三相系统间的单相互感器，其额定一次电压应符合GBl5680额定电压所规定的某一标称电压，即：

6、10、l5、20、35、60、ll0、220、330、500kV。

对于接在三相系统相与地之间或中性点与地之间的单相电压互感器，其额定一次电压为上述额定电压的1/。

二、电压互感器的基本参数

（2）二次额定电压二次额定电压电压互感器的二次电压标准值，对接于三相系统相间电压的单相电压互感器，二次额定电压为100V。

对接在三相系统相与地间的单相电压互感器，当其额定一次电压为某一数值除以时，其额定二次电压必须为100/V，以保持额定电压比的不变。

二、电压互感器的基本参数（3）接成开口三角的剩余电压绕组额定电压与系统中性点接地方式有关。

大接地电流系统的接地电压互感器额定二次电压为l00V，小接地电流的接地电压互感器额定二次电压为100/3V。

电压互感器的变比也是一个重要参数，当一次额定电压与二次额定电压确定后，其变比即确定。

电压互感器的额定变比等于一次额定电压比二次额定电压。

二、电压互感器的基本参数（4）二次额定输出容量二次额定输出容量电压互感器额定的二次绕组及剩余电压绕组容量输出标准值是1O、15、25、30、50、75、100、150、200、250、300、400、500VA。

对于三相式电压互感器，其额定输出容量是指每相的额定输出。

当电压互感器二次承受负载功率因素为0.8（滞后），负载容量不大于额定容量时，互感器能保证幅值与相位的精度。

二、电压互感器的基本参数（5）除额定输出外，电压互感器还有一个极限输出值。

其含义是在l.2倍额定一次电压下，互感器各部位温升不超过规定值，二次绕组能连续输出的视在功率值（此时互感器的误差通常超过限值）。

在选择电压互感器的二次输出时，首先要进行电压互感器所接的二次负荷统计。

计算出各台电压互感器的实际负荷，然后再选出与之相近并大于实际负荷的标准的输出容量，并留有一定的裕度。

二、电压互感器的基本参数（6）电压互感器的误差电压互感器的误差电磁式电压互感器由于励磁电流、绕组的电阻及电抗的存在，当电流流过一次及二次绕组时要产生电压降和相位偏移。

使电压互感器产生电压比值误差（以下简称比误差）和相位误差（以下简称相位差）。

电容式电压互感器，由于电容分压器的分压误差以及电流流过中间变压器，补偿电抗器产生电压降等也会使电压互感器产生比误差和相位差。

二、电压互感器的基本参数（7）电压互感器的比误差用下式计算：

（KnU2-U1）/U1100其中：

Kn额定电压比；U1一次的实际电压，V；U2一次施加U1电压时二次实测的电压，V。

电压互感器的相位差，是指一次电压与二次电压相量的相位之差。

相量方向以理想电压互感器的相位差为零来确定。

当二次电压相量超前一次电压相量时，相位差为正值。

相位差以（）或crad表示。

二、电压互感器的基本参数（8）电压互感器电压的变比误差和相位误差的限值大小取决于电压互感器的准确度级。

GBl2071997规定如下。

1）对于测量用电压互感器的标准准确度级有：

0.1、0.2、0.5、1.0、3.0五个等级。

2）满足测量用电压互感器电压误差和相位误差有一定的条件，即在额定频率下，其一次电压在80120额定电压间的任一电压值，二次负载的功率因数为0.8（滞后），二次负载的容量在25100之间。

测量用电压互感器的误差限值如表所示。

二、电压互感器的基本参数（9）4）继电保护用电压互感器的标准准确度级有3P和6P两个等级。

5）由于使用条件与目的不同，满足继电保护用电压互感器电压误差和相位误差的条件与测量的有所不同，其要求除额定频率下，二次负载的功率因数为0.8（滞后），二次负载的容量在25100之间外，其保证精度的一次电压范围为5额定电压及额定电压因数相对应的电压下，3P与6P的误差限值相同，在2额定电压下的误差限值为5额定电压下的2倍。

继电保护用电压互感器在3额定电压下的误差限值如表二、电压互感器的基本参数（10）五、电压互感器的型式五、电压互感器的型式电压互感器的型式多种多样，按工作原理分有电磁式电压互感器、电容式电压互感器、新型的光电式互感器。

其中电磁式电压互感器在结构上又有三相式和单相式两种。

在三相式电压互感器中又有三相二柱式和二相五柱式两种。

从使用绝缘介质上又可分为干式、油浸式及六氟化硫等多种。

二、电压互感器的基本参数（11）电磁式电压互感器的优点是结构简单，有长时间的制造和运行经验，产品成熟；暂态响应特性较好。

其缺点是因铁芯的非线性特性，容易产生铁磁谐振，引起测量不准确和造成电压互感器的损坏。

电容式电压互感器的优点是没有谐振问题，装在线路上时可以兼作高频通道的结合电容器。

其主要缺点是暂态响应特性较电磁式差。

三、电压互感器的二次回路接线

（1）为了满足不同测量、继电保护及安全自动装置的使用，电压互感器有多种配置与接线方式。

三、电压互感器的二次回路接线

（2）电压互感器的设置电压互感器的设置所有使用系统电压的地点，都根据需要应该安装单相或三相电压互感器。

图133是一个220kV变电所的典型电流、电压互感器配置图。

该图中在220kV、110kV正副母线，35kV母线各设置了一组三相电压互感器，在220kV线路上设置了一组单相电压互感器。

三、电压互感器的二次回路接线（3）电压互感器一般按以下原则配置。

1）对于主接线为单母线、单母线分段、双母线等，在母线上安装三相式电压互感器；当其出线上有电源，需要重合闸鉴同期或无压，需要同期并列时，应在线路侧安装单相或两相电压互感器；2）对于3/2主接线，常常在线路或变压器侧安装三相电压互感器，而在母线上安装单相互感器以供同期并联和重合闸鉴无压、鉴同期使用；3）内桥接线的电压互感器可以安装在线路侧，也可以安装在母线上，一般不同时安装。

安装地点的不同对保护功能有所影响；三、电压互感器的二次回路接线（4）4）对220kV及以下的电压等级，电压互感器一般有两个次级，一组接为星形，一组接为开口三角形。

在500kV系统中，为了继电保护的完全双重化，一般选用三个次级的电压互感器，其中两组接为星形，一组接为开口三角形。

5）当计量回路有特殊需要时，可增加专供计量的电压互感器次级或安装计量专用的电压互感器组。

三、电压互感器的二次回路接线（5）6）在小接地电流系统，需要检查线路电压或同期时，应在线路侧装设两相式电压互感器或装一台电压互感器接线间电压。

在大接地电流系统中，线路有检查线路电压或同期要求时，应首先选用电压抽取装置。

通过电流互感器或结合电容器抽取电压，尽量不装设单独的电压互感器。

500kV线路一般都装设三只电容式线路电压互感器，作为保护、测量和载波通信公用。

三、电压互感器的二次回路接线（6）继电保护和测量用电压二次回路接线继电保护和测量用电压二次回路接线图141为典型的双母线或单母线分段主接线时的电压互感器二次回路接线原理图。

图中可以看出，这里使用的是两组次级的电压互感器，一组次级三相接为星形，一组接为开口的三角形。

星形的一组次级经小空气开关1

（2）ZKK、电压互感器隔离开关辅助接点的重动继电器1

（2）GWJ接点送至二次电压小母线1

（2）YMa、1

（2）YMb、1

（2）YMc及YMN，这组小母线供保护装置与测量设备使用。

图141典型电压互感器二次回路接线图三、电压互感器的二次回路接线（7）由于计量装置对精度要求较高，所以从电压互感器星形接线出口处另有一组电压经熔断器35（68）RD、继电器1

（2）GWJ接点送专用的计量小母线1

（2）YMaj、1

（2）YMbj、1

（2）YMcj。

为了减小回路压降，这组电压一般由电压互感器的二次端子箱经6mm2或更粗的电缆直接连接到计量柜上。

三、电压互感器的二次回路接线（8）电压互感器另一组次级接为开口三角形，其一端直接连到小母线YMN上，另一端经继电器1

（2）GWJ接点连接到小母线1

（2）YML上，供需要零序电压的保护装置等使用。

因为开口三角的零序电压输出正常运行时等于0，平时无法监视其回路是否有断线等情况，所有在该回路不安装空气开关或熔断器。

电压互感器的二次接线要特别注意其线圈的极性，特别开口三角回路，由于平时没有电压，在新投运时要认真检查其极性是否符合保护装置方向保护要求，否则在系统发生故障时，可能造成具有方向性的保护该动的不动，二次不该动的误动。

图141中的1SYMa就是为检查开口三角电压的极性及做零序方向保护的相量试验而设，通过测量该母线电压的极性，可以推断出3U0的极性。

三、电压互感器的二次回路接线（9）图141中1QJ与2QJ为正副母电压互感器二次回路联络的联络继电器，当正副母电压互感器二次回路需要联络并符合联络条件是，该继电器动作。

电压互感器二次回路的联络既可以手动，也可以自动，具体的联络条件在第五节中介绍。

电压互感器的二次接线主要有：

单相接线、单线电压接线、V/V接线、星形接线、三角形接线、中性点接有消谐电压互感器的星形接线。

各接线的连接方式如图142所示。

图142常见电压互感器接线方式三、电压互感器的二次回路接线（10）1）单相接线常用于大接地电流系统判线路无压或同期，可以接任何一相，但另一判据要用母线电压的对应相，如图142（a）。

其变比一般为U/100/，需要时也可以选U/100。

（U为一次相电压）2）接于两相电压间的一只电压互感器，主要用于小接地电流系统判线路无压或同期，因为小接地电流系统允许单相接地，如果只用一只单相对地的电压互感器，如果电压互感器正好在接地相时，该相测得的对地电压为零，则无法鉴定线路是否确已无压，如果错判则可能造成非同期合闸。

具体接线如142（b），该接线也可用两只分别接于两相的单相电压互感器来代替，用两相间的线电压来判断无压或同期。

其变比一般为U/100。

三、电压互感器的二次回路接线（11）3）V/V接线主要用于小接地电流系统的母线电压测量，它只要两只接于线电压的电压互感器就能完成三相电压的测量，节约了投资。

但是该接线在二次回路无法测量系统的零序电压，当需要测量零序电压时，不能使用该接线。

具体接线见图142（c），其变比一般为U/100。

4）星形接线与三角形接线应用最多，常用于母线测量三相电压及零序电压。

接线见142（d）、（e），星形接线的变比一般为U/100/，对三角形接线，在大接地电流系统中一般为U/100，在小接地电流系统中为U/100/3。

三、电压互感器的二次回路接线（12）5）图142（f）为中性点安装有消弧电压互感器的星形接线。

在小接地电流系统，当单相接地时允许继续运行2小时，由于非接地相的电压上升到线电压，是正常运行时的倍，特别间隙性接地还要暂态过电压，这将可能造成电压互感器铁芯饱和，引起铁磁谐振，使系统产生谐振过电压。

所以使用在小接地电流系统的电压互感器均要考虑消谐问题。

消谐措施有多种，在开口三角线圈输出端子上接电阻性负载或电子型、微机型消谐器是其中之一，图142（f）中在星形接线的